新型时差法超声波流量计
超声波流量计时差法测量原理
超声波流量计时差法测量原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊超声波流量计时差法测量原理。
你说这超声波啊，就像是我们生活中的小侦探，能帮我们搞清楚流体的流量呢！想象一下，超声波在流体里穿梭，就像我们在人群中跑来跑去一样。
这个时差法呢，简单来说，就是利用超声波在顺流和逆流时传播时间的不同来测量流量的。
这不就好比我们跑步，顺着风跑和逆着风跑，花费的时间肯定不一样呀！
咱先说说这顺流的时候，超声波一路畅通无阻，“嗖”的一下就过去了，时间相对较短。
可到了逆流呢，它就像是遇到了阻碍，得费点劲儿才能过去，这时候花费的时间就长啦。
然后呢，通过测量这顺流和逆流的时间差，再经过一系列复杂又精妙的计算，嘿，流量就被我们给算出来啦！是不是很神奇呀！
这就像是我们解一道很难的数学题，看似复杂，其实只要找到关键的线索，就能一步步解开啦。
超声波流量计时差法就是这样的关键线索呢！
你想想看，如果没有这个巧妙的方法，我们要怎么准确知道流体的流量呢？那可就麻烦多啦！所以说呀，这个方法可真是帮了大忙了。
在很多工业领域，都离不开它呢！比如石油化工呀，水的处理呀，各种需要精确测量流量的地方。
它就像一个默默无闻的小英雄，在背后为我们的生活和生产提供着重要的数据支持。
而且啊，它还很可靠呢！只要安装正确，使用得当，就能一直给我们提供准确的信息。
这就像我们有一个特别靠谱的朋友，总是能在关键时刻给我们帮助。
总之呢，超声波流量计时差法测量原理真的是一个非常了不起的发明！它让我们对流体的流量测量变得更加简单、准确、可靠。
我们应该好好珍惜和利用这个神奇的技术，让它为我们的生活和社会发展做出更大的贡献呀！这可不是我随便说说哦，这是实实在在的好处呀！大家说是不是呢！。
时差法超声波流量计原理
时差法超声波流量计原理一、引言时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量流体的流速和体积流量。
该技术在石油、化工、冶金、电力等行业中得到广泛应用，本文将详细介绍时差法超声波流量计的原理。
二、超声波传播原理超声波是指频率大于20kHz的高频声波，其传播方式与普通声音不同。
普通声音是通过空气分子振动相互传递的，而超声波则是通过物质内部介质中分子振动相互传递。
当超声波遇到介质边界时，会发生反射和折射现象。
三、时差法原理1.单向测量在单向测量中，发射器向下游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。
此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。
当液体开始流动时，信号在液体中传播所需时间变为T2。
由于液体的流速可以通过T1和T2之间的时间差来计算出来，因此时差法超声波流量计可以用来测量单向流动的液体的流速和体积流量。
2.双向测量在双向测量中，发射器和接收器分别位于管道两端，发射器向上游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。
同时，发射器也会向下游方向发射超声波信号，经过液体后被另一个接收器接收到。
此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。
当液体开始流动时，由于上下游方向的超声波传播速度不同，信号在液体中传播所需时间变为T2和T3。
由于T2和T3之间的时间差可以用来计算出液体的平均流速和体积流量。
四、应用场景1.石油行业：时差法超声波流量计可以用来测量石油、天然气等介质的流速和体积流量。
2.化工行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种化工介质的流速和体积流量。
3.冶金行业：时差法超声波流量计可以用来测量冶金行业中的各种液态金属的流速和体积流量。
4.电力行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种液态介质在电力输送管道中的流速和体积流量。
五、总结时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量液体的流速和体积流量。
时差法超声波流量计的原理和设计
时差法超声波流量计的原理和设计王润田1 引言超声波用于气体和流体的流速测量有许多优点。
和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。
近年来，由于电子技术的发展，电子元气件的成本大幅度下降，使得超声波流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。
经常有读者回询问有关超声波流量测量方面的问题。
作为普及，我们将陆续撰写一些专题文章，来介绍一些相关知识，以便推广和普及超声波流量技术的普及和提高。
本文主要介绍目前最为常用的测量方法：时差法超声波流量计的原理和设计。
2时差法超声波流量计的原理时差法超声波流量计（Transit Time Ultrasonic Flowmeter）其工作原理如图1所示。
他是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺溜和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。
图1 时差法超声波流量测量原理示意图图1中有两个超声波换能器：顺流换能器和逆流换能器，两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离，管线的内直径为D，超声波行走的路径长度为L,超声波顺流速度为tu,逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。
由于流体流动的原因，是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示：其中：c是超声波在非流动介质中的声速，V是流体介质的流动速度，tu和td 之间的差为：式中X 是两个换能器在管线方向上的间距。
为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。
即：上式可简化为：也就是流体的流速为：由此可见，流体的流速与超声波顺流和逆流传播的时间差成正比。
流量Q 可以表示为：24D Q Vdt π=⎰3 时差法超声波流量计的设计图2是我们设计的超声波流量计的原理框图。
图中主要有两个超声波发射单元、一个时间测量单元和一个控制器。
博克斯-STG-100超声波流量计
水位单位：米 流量单位：升/秒
0.050 0.060 0.070 0.080 0.090
0.7629 1.2035 1.7693 2.4705 3.3164
0.150 0.160 0.170 0.180 0.190
12.016 14.144 16.543 19.150 22.070
0.250 0.260 0.270 0.280 0.290
测量原理：时差式原理 测量精度：优于±1.0% 重 复 性：优于±0.2% 测量范围：流速 0 ± 32 m/s 可测介质：水、污水、海水、化学溶液、油、酒精等液体 管道类型：钢、铸铁、硬质塑料、玻璃钢、PVC 等 管径范围：20mm-6000mm 流体温度：-30 -110°C（测高温液体请与厂家联系） 其它功能：自动记忆前 64 日、64 月、5 年流量累积
45.010 -
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STG-100FB 矩形堰超声波明渠流量计
机械尺寸图
一般流量大于 40 升/秒，应考虑选择使用矩形堰超声波明渠 流量计。
STG-100TW 系列固定一体式超声波流量计采用超低功耗进口电子元器件制造而成，该款产品解决了外 敷式和插入式传感器在安装过程中由于人为或管道参数不准确引起的误差而造成测量精度下降的问题。固 定一体式超声波流量计是一款全电子工业专用水表，具有精度高、量程比宽、成本低、安装简单、无压损、 无可动部件等优良特点，是未来超声波流量计的发展方向。
技术参数：
固定式主机 便携式主机
STG-100PG 系列固定式多普勒超声波流量计采用先进的单片机 技术和超大规模高度智能化集成电路，极大地提高了运行的稳 定性，从而保证了仪表的精度和可靠性。仪表的外壳采用进口 全塑机箱，达到国际 IP66 的防护等级。 精 度 ：2.0 级 杂质含量 ：≥60mg/L 管径范围 ：Φ50mm～2200mm 流速范围 ：0.1m/s～15m/s 管道材料 ：钢铁、铸铁、PVC、玻璃钢、硬质塑料等 主 机 ：工作温度 -10℃～55℃
时差式超声波流量计原理计算公式
时差式超声波流量计原理计算公式超声波流量计是一种常用的流量测量设备，它采用超声波传感器测量流体中超声波的传播时间差，并根据时间差来计算流体的流速和流量。
其原理基于多普勒效应和声速传播原理。
我们来了解一下多普勒效应。
多普勒效应是指当波源和观察者相对运动时，波的频率会发生变化。
在超声波流量计中，超声波传感器向流体中发射超声波，流体中的颗粒会反射超声波并返回传感器。
如果流体是静止的，反射回来的超声波频率和发射时的频率是一样的。
但是如果流体有运动，反射回来的超声波频率就会发生变化。
根据多普勒效应，我们可以通过测量超声波频率的变化来计算流体的流速。
超声波在流体中的传播速度也是测量流速的重要参数。
超声波在流体中的传播速度与流体的密度、压力、温度等因素有关。
在超声波流量计中，我们通常采用声速传播原理来测量超声波在流体中的传播速度。
传感器发送的超声波信号经过流体后返回，我们可以测量超声波的传播时间差来计算流体的流速。
根据时差式超声波流量计的原理，我们可以推导出以下计算公式：流速V = 2πfD/Δt其中，V表示流速，f表示超声波频率，D表示传感器间距，Δt表示超声波传播时间差。
根据流速V和管道截面积A的关系，我们可以得到流量Q的计算公式：流量Q = V × A = V × πr²其中，Q表示流量，V表示流速，A表示管道截面积，r表示管道半径。
通过时差式超声波流量计原理计算公式，我们可以根据测量得到的超声波频率和传播时间差来计算流体的流速和流量。
超声波流量计具有精度高、可靠性好、响应速度快等优点，被广泛应用于工业、石油化工、供热供冷等领域的流量测量中。
需要注意的是，在实际使用时，我们需要根据具体的流量计型号和流体性质来选择合适的公式和参数。
同时，为了提高测量精度，我们还需要进行校准和补偿，考虑流体的温度、压力、粘度等因素对测量结果的影响。
时差式超声波流量计原理计算公式是基于多普勒效应和声速传播原理，通过测量超声波频率和传播时间差来计算流体的流速和流量。
时差法超声波流量计设计与研发
时差法超声波流量计设计与研发一、本文概述随着现代工业和科技的飞速发展，流量测量技术在各种工程和科学研究中扮演着越来越重要的角色。
超声波流量计作为一种非接触式的流量测量设备，因其高精度、宽测量范围和良好的适应性而受到广泛关注。
时差法超声波流量计是其中的一种，它利用超声波在流体中传播的速度差异来测量流量，具有测量准确、安装简便、维护成本低等优点。
本文将对时差法超声波流量计的设计与研发进行详细的探讨，旨在为读者提供全面的技术理解和应用指导。
本文首先介绍时差法超声波流量计的基本原理和工作机制，为后续的设计研发提供理论基础。
接着，详细阐述流量计的设计过程，包括硬件设计、软件设计和系统设计等方面，突出设计的创新性和实用性。
同时，结合实际应用案例，分析流量计的性能表现和优缺点，为进一步优化设计和提升性能提供依据。
在研发方面，本文重点介绍时差法超声波流量计的关键技术突破和创新点，如信号处理算法的优化、传感器技术的改进等。
还将探讨流量计在实际应用中的稳定性和可靠性问题，为产品的市场推广和应用拓展提供支持。
通过本文的研究，旨在推动时差法超声波流量计技术的进一步发展，为流体测量领域的科技进步做出贡献。
也为从事相关研究和应用的技术人员提供有益的参考和借鉴。
二、时差法超声波流量计的基本原理时差法超声波流量计是一种基于超声波在流体中传播速度受流体流速影响原理的流量测量仪表。
其基本原理是利用超声波在流体中顺流和逆流传播时，因流体流速的存在而产生的传播时间差来推算流体的流量。
在时差法超声波流量计中，一般设有一对或两对超声波换能器，它们分别被安装在被测流体管道的两侧，或者对称安装在管道的同一侧。
一对换能器中的一个作为发射器，另一个作为接收器，它们之间的超声波传播路径与流体流动方向平行。
当流体静止时，超声波从发射器传播到接收器的时间是一个固定值。
但当流体流动时，超声波的传播路径会受到流体流速的影响，导致传播时间发生变化。
具体来说，当超声波顺流传播时，由于流体的推动作用，超声波的传播速度会加快，因此传播时间会变短；而当超声波逆流传播时，由于流体的阻碍作用，超声波的传播速度会减慢，因此传播时间会变长。
基于时差法和tdc-gp2的超声波流量测量方法
基于时差法和tdc-gp2的超声波流量测量方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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时差式超声波流量计
时差式超声波流量计
OMEGA FDT-30系列
•外壳紧凑
•大数字显示屏
• 4 ~ 20 mA、TTL和涡轮模拟输
出
•流速和累加流量显示
•适用于洁净液体
FDT-30系列流量计可夹装在现有管路系统外部，实现方便且成本低廉的安装。
非侵入式时差系统可以让固体通过管路，而不会对流量计产生任何影响。
无需Y 型过滤器或过滤设备。
测量包含夹杂气体的液体时可获得更高的精度。
FDT-30系列流量计将自动校正显示的流速和电子输出。
可通过4 ~ 20 mA输出以及TTL 脉冲输出或与液体流速成比例的模拟涡轮流量计输出与数据收集系统直接交汇。
专门设计用于在液体状态易于损坏或妨碍机械式流量计工作的情况下替代机械式流量计。
无需保养。
FDT-30系列流量计可在井水及含有适量悬浮固体或气体的其它液体等应用场合中使用。
FDT-30系列流量计的外壳适合户外安装。
一体化安装传感器可用于直径为50 mm (2")及更小管路。
北京科技大学科技成果——时差法超声波流量计
北京科技大学科技成果——时差法超声波流量计
项目简介
超声波流量计采用先进的“时差法”测量原理对管道中纯净液体（<10%）的流动方向和实际流量进行精确测量。
利用超声波脉冲在通过液体顺逆两方向上传播速度之差，来求圆管内液体的流量。
这种测量只需要管道外壁进行测试，因此不影响管道的正常运行。
使用这种仪器，只需输入管道参数（外径、壁厚、管材及液体温度等），就可测出流速、流量及累积流量。
技术水平
目前国内外超声波流量计研制的厂家有4-5家，但是其技术水平与国外相比，在探头设计上，还差别较大，表现在测量信号不稳定，以及处理复杂回波信号时，对波形的分析不够透彻，因此该类仪器在强干扰和大量程的场合，几乎还是进口产品的天下，我们设计的全系列超声波产品，其探头设计技术水平上，已接近国外同类产品的水平，在工业现场经过了多次的改进后，产品已经成熟。
并在多处工业现场得到了实际的应用，我们独有的超声波回波处理系统在处理工业现场复杂回波方面，有长期的经验。
性能指标
时差法超声波流量测量系统采用单片机设计，具有4-20mA电流输出。
四位数字显示，可显示瞬时流量和累计流量。
具有模拟量、数字量输出。
应用范围
时差法超声波流量测量系统为非接触式流量计，对多种流体的测量。
可广泛应用在冶金、煤炭、电力、石油、化工、粮食等部门。
可按照用户要求提供多种优质超声波探头。
经济效益分析
单台仪表平均成本在4000元左右，而国外同类产品售价均价在20000元左右。
设备投资包括水电等估计在30-50万。
时差式手持式超声波液体流量计 安全操作规定
时差式手持式超声波液体流量计安全操作规定引言时差式手持式超声波液体流量计是一种广泛应用于液体流量测量的仪器设备。
本文旨在为用户提供安全操作规定，确保设备的正常运行和使用，在使用和维护过程中能做到安全、可靠、正确、有效、高效地开展工作。
基本概述时差式手持式超声波液体流量计是通过采用超声波传播特性，测量液体流量的设备。
其采用两个超声波探头，一个是发射探头，另一个是接收探头，通过控制电子元器件内部的计算，计算出液体流量。
该流量计因具有非接触式测量、不堵塞、不污染、不破坏管道、准确、可靠等优点广泛应用于石化、冶金、水力、化工、环保、热力、造纸、食品等领域，成为新一代流量计。
安全操作规定1.在进行时差式手持式超声波液体流量计设备的安装和使用前，必须认真阅读使用说明书，熟练掌握操作和维护方法，必要时请与厂家或服务商联系。
2.在使用流量计设备过程中，一定要认真检查设备接线是否正确，电源是否接地稳定。
特别是当使用和校正前，一定要检查设备、接线等有无损坏或破损拨新。
3.切勿改变设备的内部结构和设计，否则会损坏设备，导致不测量、误测量等问题，主机只能由授权技术服务人员拆装维修。
4.设备置于安全可靠的地方，以防止设备受到机械伤害、氧化或腐蚀现象的干扰和损坏。
5.在设备连接和使用前，必须将设备主机和传感器拆下来检查是否有损伤或破损。
严禁使用设备已损坏或故障的部件，以免引起二次损伤。
6.操作者必须具备必要的专业知识和操作技能，专业人员应该经过专业培训和考核合格才能操作，不得私自更改仪器参数设置，可在正常范围内调整参数。
7.在维护设备过程中，必须切断电源，不能在开机状态下进行检查和维修。
特别是在插拔设备连接线、传感器电缆与接口时，一定要注意安全，不能用力拉拽或在不当位置拉拽设备连接线，以防损坏设备。
8.定期维护设备，做好设备的保养工作。
特别是检查设备的传感器，保持清洁，防止接触面的污染、氧化或腐蚀现象，使测量更加精确可靠。
时差法超声波明渠流量计注意事项
时差法超声波明渠流量计注意事项
时差法超声波明渠流量计是一种常用于测量河流、渠道等开放
水体流量的设备。
在使用时，需要注意以下几个方面：
1. 安装位置选择，时差法超声波明渠流量计的准确性和稳定性
受到安装位置的影响，因此在安装时需要选择一个水流稳定、无明
显涡流和波动的位置，以确保测量的准确性。
2. 渠道准备，在安装时需要确保测量的渠道或河流的几何形状
和底部材质符合仪器的要求，以保证超声波的传播和反射符合设计
要求。
3. 温度和压力补偿，时差法超声波明渠流量计在测量时需要考
虑水温和压力对声速的影响，因此需要进行相应的温度和压力补偿，以确保测量的准确性。
4. 环境影响，周围环境的噪声和干扰会影响超声波的传播和接收，因此需要在安装时考虑周围环境的影响，并采取相应的措施进
行干扰抑制。
5. 定期校准和维护，时差法超声波明渠流量计作为精密仪器，需要定期进行校准和维护，以确保测量的准确性和稳定性。
综上所述，使用时差法超声波明渠流量计需要注意安装位置选择、渠道准备、温度和压力补偿、环境影响和定期校准和维护等方面，以确保测量的准确性和可靠性。
时差型超声波流量计是一种通用的超声波液体流量计
时差型超声波流量计是一种通用的超声波液体流量计，适用于工业环境下连续测量不含大浓浮粒子或气体的绝大多数清洁均匀液体的流量。
基本构成如下：1．声学系统：由安装于待测管道外表面的一对超声波探头（换能器）组成。
2．测量主机：主机与探头之间由两根双屏蔽电缆连接。
测量主机可以外接远传装置、控制器等。
超声波流量计工作原理FV4018型流量计是基于微处理器技术，自身完备的流量测量仪表，与其它常规型流量计或其声波流量计相比具有下列更多的优点。
采用超大规模集成电路CPLD技术，小型化设计，硬件数目少，表贴工艺，低功耗可靠性、高适用性、强抗干扰性设计，可用于几乎全部工业环境中。
优化的智能信号自适用处理，使用者无需任何电路调整，并加快了流量计的响应时使安装更容易简单。
全窗口化的软件操作，使用方便可靠，并且功能多。
可使用公制或英制单位，流量的单位可选用几乎所有常用的中外通用单位，在带液晶显示器上显示流量、流速、累积量及日期时间等。
日、月、年流量累积功能可记录前64个运行天、前64个运行月、前5个运行年的流 上、断电管理功能可记录前64个上电、断电时间及上断电时刻的瞬时流量，保护数据，用户可以选择自动或手动补量，便于累计数据的修正和管理。
完备的输出信号包括继电器、集电极开路、频率信号输出、4－20mA电流环模拟输出等，带倍乘因子（量程）的机内七位数长的正向、负向、净流量独立工并可通过继电器或集电极开路电路输出累计脉冲和频率输出信号。
从前面所讲的超声波流量计工作原理可知，超声波流量计测量技术的核心在于超声波传播时测量，FV4018型流量计使用了可达0.1nS超高分辩率、超高线性、超高稳定的时间测量电路上机内使用的32位长数字处理程序，保证了FV4018比其它任何类型的流量计具有更高的分辩测量范围。
在设计上，采用了世界上最先进的集成电路及微处理器智能控制，实现了生产过程中元器件无调整化，提高了产品可靠性，产品一致性好，保证每一台出厂的机器都达到最佳性能、最超声波流量计的原理及应用（2003年大连索尼卡公司服务部）一．引言首先家简单介绍一下流量计的概念凡是有物质流动的场合，人们为掌握其数量都需要流量测量。
DTFX1020PX3便携式高精度时差超声流量计采用时间差超
DTFX1020PX3便携式高精度时差超声流量计采用时间差超声测量原理，是融合了世界上先进的非接触式流量测量技术、先进的多脉冲宽带数字技术设计而成的一种全新通用型多功能超声流量计。
它提供了测量系统的高精度、高稳定性、多用途性、便利的安装和可靠性，可在几分钟内测量出数据。
它具有独特的双时基时间放大运算方式、先进的DSP信号处理和运算技术及平均流速数字校准技术。
它适合测量密闭管路中满管的比较纯净的液体如：自来水、海水、水工循环水、成品油等；化学腐蚀性的液体如：强酸强碱、氨水等。
由于采用多脉冲宽带信号发射技术，也适合测量带一定颗粒或气泡的液体。
DTFX1020PX3便携式高精度时差超声流量计工作原理与概述迪纳声DYNASONICS数字多脉冲宽带技术是在迪纳声宽带技术基础上发展起来的技术。
换能器并不是透过管壁发射单个脉冲，而是突发至多达每组约100个脉冲，提供了近100～1000倍的信号强度，在此情况下，即使发射脉冲中断，仍能满足精确测量流量所需的足够信号，在有一定量的气泡和悬浮物存在的情况下也能可靠测量。
它不受流体性质变化的影响，这样它就允许单个的换能器在很宽的频率范围内发射和接收，应用在很宽的管径范围（例如：DN20-50 小管径传感器，DN50-1250 中型传感器，DN1000-DN4000大管径传感器），而且这种换能器在管道上使用时可以发射不失真、稳定性好及高振幅的声波信号，单组传感器即可达到较高的测量精度。
DTFX1020PX3主要技术特点：■ 迪纳声最新的科研成果，高精度，高可靠性，稳定性。
■ 携带方便■ 内置充电电池可工作48小时以上■ 迪纳声时差超声流量计MultiBeam™技术设计■ 适合相对纯净液体流量的管外测量，尤其是水流量测量■ 在工业循环水、空调制冷循环水、原水、高压水、自来水应用广泛■ 国内众多权威计量测试单位见证卓越性能DTFX1020PX3主要技术指标■精度：±0.5%读数（流速>0.3m/s，现场标定）；±1.0%读数（流速>0.3m/s，不必现场标定）；±0.003m/s精度误差（当流速<0.3m/S）■可测量极低流量,至极限流速为0.01m/s■传感器管径范围: 适用管径范围为20mm～4000mm■供电：内置充电电池。
时差式超声波流量计原理计算公式
时差式超声波流量计原理计算公式时差式超声波流量计是一种常用的流量计量仪器，它采用超声波技术来测量流体的流速和流量。
其工作原理基于超声波在流体中的传播速度与流速之间的关系。
时差式超声波流量计由传感器和电子控制器两部分组成。
传感器通常由两个超声波传感器组成，一个作为发射器，另一个作为接收器。
发射器将超声波信号发送到流体中，接收器接收到超声波信号经过流体后的回波。
当流体流过传感器时，超声波的传播速度会受到流体速度的影响而发生变化。
根据多普勒效应的原理，流体运动方向与超声波传播方向相同时，超声波的频率会增加；流体运动方向与超声波传播方向相反时，超声波的频率会减小。
通过测量超声波的频率变化，可以得到流体的速度信息。
时差式超声波流量计的计算公式基于超声波的传播速度和流体速度之间的关系。
根据声速公式：v = λf，其中v为声速，λ为超声波波长，f为超声波频率。
假设超声波在静止介质中的传播速度为c，超声波在流体中的传播速度为v，流体的速度为u，则有：v = c + u根据多普勒效应的公式：f' = f(1 + u/v)，其中f'为回波频率。
将上述两个公式联立，可以得到流体速度u的计算公式：u = (cλ(f' - f))/(2f^2)其中，c为超声波在静止介质中的传播速度，λ为超声波的波长，f 为超声波的发射频率，f'为回波频率。
根据流体速度u的计算公式，可以进一步计算流体的流量Q。
流量Q 定义为单位时间内通过管道截面的流体体积。
假设管道的截面积为A，则流量Q的计算公式为：Q = uA时差式超声波流量计的工作原理是利用超声波在流体中的传播速度与流速之间的关系来测量流体的速度和流量。
其计算公式基于超声波的传播速度和流体速度之间的关系，通过测量超声波的频率变化和管道截面积，可以准确计算出流体的速度和流量。
时差式超声波流量计具有测量范围广、精度高、可靠性好等优点，广泛应用于工业生产和实验室研究中。
时差法超声波流量计在核电厂的应用及故障处理
时差法超声波流量计在核电厂的应用及故障处理发布时间：2021-01-06T14:54:15.227Z 来源：《中国电业》2020年8月22期作者：陆彦飞[导读] 超声波流量计是一种无阻碍流量计，在测量过程中，不会在流体流动通道内设置任何阻碍件，管外安装不阻碍流体的流动，测量过程与生产过程同时进行。
陆彦飞福建福清核电有限公司福建省福清 350318摘要：超声波流量计是一种无阻碍流量计，在测量过程中，不会在流体流动通道内设置任何阻碍件，管外安装不阻碍流体的流动，测量过程与生产过程同时进行。
尤其在大管道、大流量、介质腐蚀性环境下，超声波流量计的优势更加明显，应用更加广泛。
本文首先阐述了超声波流量计的测量原理，然后介绍了超声波流量计在核电厂的应用案例，最后，本文列举了超声波流量计在核电厂应用过程中出现的问题及处理方法。
关键字：超声波流量计；应用；故障处理 1.超声波流量计概述1.1概述超声波流量计是一种无阻碍流量计，在测量过程中，不会在流体流动通道内设置任何阻碍件，管外安装不阻碍流体的流动，测量过程与生产过程同时进行。
相比其他类型流量计，超声波流量计有三大特点：非接触式、精度高、对介质的腐蚀性和化学性无要求等。
正因为超声波流量计具有上述有点，所以使其被广泛应用在各工业领域。
1.2超声波流量计原理超声波流量计常用的测量方法未传播速度差法、多普勒法等。
传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。
其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用超声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。
本文重点阐述时差法测量原理。
时差法超声波流量计是利用超声波信号在流体中顺逆流传播时间之差来测量流体的流速，进而换算为流量，原理图见图1。
图1 超声波流量计测量原理一对超声波换能器交替作为接收和发射超声波端，并以一定的夹角安装在管道两侧，交替作为接收和发射超声波端。
基于arm的时差法超声波流量计设计
基于arm的时差法超声波流量计设计超声波流量计是一种常用的流量测量仪器，它通过测量流体中传播的超声波的传播时间来计算流速和流量。
基于ARM的时差法超声波流量计设计是一种新型的流量计设计，利用ARM处理器的高性能和灵活性，能够更精确地测量流体的流速和流量。
设计基于ARM的时差法超声波流量计，需要考虑以下几个方面：1.传感器选择：选择适合的超声波传感器，能够提供较高的测量精度和稳定性。
根据流体特性和测量要求，选择合适的传感器类型，例如时间差法传感器或频率差法传感器。
2. ARM处理器选择：选择适用的ARM处理器，具有足够的计算能力和接口支持，能够处理传感器采集的数据，并进行流速和流量的计算。
同时，选择具有低功耗和高性能的ARM处理器，以确保系统的稳定运行。
3.硬件电路设计：设计合适的电路板，搭建传感器和ARM处理器之间的连接。
为传感器提供稳定的电源和信号接口，同时确保电路板布局合理，避免干扰和噪声。
4.软件算法开发：利用ARM的编程能力，开发流量计的软件算法。
根据时差法原理，通过测量超声波在流体中传播的时间差，计算出流速和流量。
软件算法需要处理传感器采集的原始数据，并进行数据校准和滤波，以提高测量精度。
5.界面设计：设计友好的用户界面，使用户能够方便地操作流量计，并获得实时的流速和流量数据。
界面可以通过液晶显示屏和按键来实现，也可以通过无线通信模块与外部设备进行连接，实现远程监控和控制。
基于ARM的时差法超声波流量计设计的优势主要有以下几点：1.高精度：利用ARM处理器的高计算能力和精确的时钟同步，能够实现更精确的流量测量，提高测量精度。
2.稳定性：ARM处理器的稳定性和可靠性能够保证流量计的长期稳定运行，减少故障和误差。
3.灵活性：ARM处理器具有丰富的接口和强大的软件支持，能够适应不同的应用场景和需求，实现个性化定制。
4.低功耗：选择低功耗的ARM处理器，能够降低能耗，延长流量计的使用时间。
总的来说，基于ARM的时差法超声波流量计设计能够提高流量测量的精度和稳定性，并且具有较高的灵活性和低功耗特点。
时差法超声波流量计设计与研发
时差法超声波流量计设计与研发随着工业技术的不断发展，流量测量在生产实践和科学研究中变得越来越重要。
流量计量的准确性直接影响到生产效率、产品质量和能源消耗等方面。
因此，选择合适的流量计和流量测量方法对于工业生产具有重要意义。
本文将介绍一种高精度、非接触式的流量计量方法——时差法超声波流量计。
这种流量计具有适用范围广、测量准确、稳定性好等优点，在许多领域都有广泛的应用。
时差法超声波流量计是一种利用声波在流体中传播时产生的时间差来测量流速的流量计。
本次实验旨在设计与研发一种高精度、低成本的时差法超声波流量计，以解决实际应用中存在的精度低、稳定性差等问题。
实验装置包括超声波发射器、超声波接收器、信号处理电路、数据采集系统和计算机控制系统。
超声波发射器与接收器之间距离为L，流体流速为v，超声波在流体中传播的时间为t1和t2（t1>t2）。
（1）将超声波发射器与接收器固定在管路上，确保两者之间距离为L；（2）开启超声波发射器，并使用信号处理电路将电信号转换为超声波信号；（3）在超声波信号到达接收器后，通过信号处理电路将超声波信号转换为电信号；（4）使用数据采集系统记录t1和t2；（5）根据公式v=L/(t1-t2)计算流速；（6）通过计算机控制系统实现实时数据采集与处理。
通过实验，我们成功设计并研发了一种高精度、低成本的时差法超声波流量计。
实验结果表明，该流量计在测量不同介质时均具有较高的测量精度和稳定性。
具体实验数据如下表所示：通过实验数据，我们发现该时差法超声波流量计具有较高的测量精度和稳定性。
误差较小，大多在±5%以内。
这主要得益于以下因素：高精度计时系统：本实验采用高精度计时系统，能够精确记录超声波信号到达接收器的时间，从而确保流速测量精度。
高性能信号处理电路：本实验采用高性能信号处理电路，能够将超声波信号有效转换为电信号，并减少噪声干扰，提高信号接收效果。
数据修正与校准：在实验过程中，我们对实验数据进行实时修正与校准，进一步提高了流速测量精度。
上海肯特时差式超声波流量计
上海肯特时差式超声波流量计BLH800型智能时差式超声波流量计产品简介目前,国际上多家跨国公司投入大量资金研发超声波流量计,先进的测量方法－－-时差法得到进一步应用,使超声波流量计近几年在国际上得到飞速发展。
我国从仿制国外的技术起步,虽有一些企业已在生产超声波流量计,但技术上与国际的先进水平相比仍有一定的差距。
认真调研国内与国外有关超声波流量计的详细情况,分析超声波流量计在今后的发展趋势,决定投资进入超声波流量计新技术的研发和生产,拉近国产与世界先进水平的距离,大力推动超声波流量计在流量测量方面的应用。
BLH800系列智能时差式超声波流量计是我公司集大量精力,吸收消化国际先进技术,研制开发的新一代流量计。
特点超声波流量计可作非接触测量,无需停流截管安装,这是超声波流量计所具有的独特优点,因此可作移动性测量即便携式,适用于管网流动状况评估测定。
安装方便费用低且不影响正常生产。
超声波流量计为无流动阻扰测量,无额外压力损失,可测量非导电性液体,是水厂和污水处理计量首选仪表,是对电磁流量计的一种补充。
超声波流量计的仪表系数可从实际测量管道及声道几何尺寸计算求得的,可采用干法标定。
超声波流量计适用于大型圆形管道和矩形管道且原理上不受管径限制,其造价基本上与管径无关。
对大型管道带来方便,并且在许多无法实现实流校验的现场可优先考虑选择超声波流量计。
可视菜单式界面操作,使用更方便简捷,功能更强大。
记录功能:日、月、年流量累计功能可记录前64天、前64月、前5年的累计流量;上断电管理功能可记录前64次上电和断电时间。
优化的智能信号自适应处理,无需任何电路调整,并加快了流量计的响应时间,精度更高更方便。
采用特殊设计及工艺,强抗干扰,性,可适用工业环境。
便携式超声波流量计带有自动充电的机内蓄电池,可连续工作8小时。
超声波流量计原理时差法ppt课件.ppt
超声波流量计: 流体动力学
GE Panametrics
雷诺 # R e = V ID
例：在 20 oC时, 水的运动粘度 =1×10-6, 假定管子内径 10”， 若管内水的流速 V = 1 m/s，则 Re = 2.54×106 若管内水的流速 V = 10 m/s，则 Re = 25.4×106
v = 1010-6
v = 10010-6
Re = 0.15106 Re = 0.015106
kRe = 0.932
kRe = 0.922
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
超声波流量计原理：时差法
GE Panametrics
流体流速
V
C2 2L
×Δt
体积流量测定
Q = 流速 横截面积 Q = VA
kRe = 0.9323，（速度为0.5m/s时， kRe = 0.9295)
附加误差：1.86%，（0.5m/s时，附加误差：2.17% ）
该附加误差随工况变化而变化。但多数厂家在标定时只有K修正系数
XMT868 自动计算双重修正。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
超声波流量计: 声阻抗
GE Panametrics
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* 的 ! 时间之后就有一个从低电平到 高 电 平 的 上 升 沿， 而对于相位翻 设触发脉冲的频率为 ! ， 则相位相同的脉冲序列， 相隔 , 的 时 间 才 会 出 现 上 升 沿， 所以只要将单稳 -! , * 之间， 便会从一组脉冲序列中 态触发器的时间常数设在 0 ! -! 捕获到这个相位翻转点。 转点而言， 将需要 -.-., 超声波退耦合脉冲定时器
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仪 表 技 术 与 传 感 器
784IJ@GC8I *CKL83M@C A8O 0C84PJ
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新型时差法超声波流量计
孟 华， 闫 菲， 李明伟
!!"#$%） （大连理工大学电子与信息工程学院， 辽宁大连
摘要： 结合时差法超声波 流 量 计 的 基 本 原 理， 提 出 了 一 种 多 脉 冲 法 的 设 计 方 案。 选 用 了 时 间 数 字 转 换 芯 片 *+, ’ 介绍了时差法超声波流量计的测量原理， 阐述了测量系统的组成及软 -.! 、 /0.1)"2$## 单片机和 345607$")! ,.6+ 等芯片， 硬件设计， 详细分析了 345607$")! 内部 各 组 成 模 块 和 设 计 原 理； 得 到 了 较 好 的 实 验 结 果， 测量结果波动的峰峰值不超过 精度高于 $ 9 。 ! 84， ! 4 内可以跟上流速变化， 关键词： 超声波； 流量计； 多脉冲时差法； *+, ’ -.! 中图分类号： *.!$& : $ 文献标识码： ; 文章编号： （!""(） $""! ’ $<1$ "< ’ ""$< ’ "!
可略去， 故时 差 法 的 流 速 公 式 由于 ! ! KP4! ! 与 " ! 相比很小， 为 !W $ 系统硬件设计 系统硬件结构 可 以 分 成 # 个 模 块： /,S 模 块、 ,.6+ 模 块、 时间数字转换模块、 超声波收 发 模 块 和 输 入 输 出 模 块。 系 统 硬 件结构框图如图 ! 所示。 " ! IA8 ! ・ $ !# ! （1）
关法、 噪声法、 波束偏移法等， 其 中 时 差 法 的 应 用 最 广 泛。 时 差 法又可以细分为单脉冲和多脉 冲 法， 目前由于传统设计思想的 限制， 多脉冲法很 少 被 使 用， 但多脉冲法对于提高精度和增强
［ )］ 。介 绍 一 种 多 脉 冲 时 差 法 超 声 抗干扰等方面 有 很 好 的 作 用
［ $］ 液体和气体的计量 。 ［ !］ 超声波流量测 量 按 原 理 分 为 时 差 法、 多普勒效应法 、 相
超声波逆流时的传播时间为 $! W 传播时间差 !$ 为 !$ W $ ! ’ $ $ W ! #! KP4 ! （ " ! ’ ! ! KP4! !） 438 ! （)） # % 438 ! " ’ ! KP4 ! （!）
基金项目： 辽宁省自然科学基金资助项目 （ !"#$"%"） 收稿日期： !""& ’ $$ ’ "% 收修改稿日期： !""( ’ ") ’ !$
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模块介绍与芯片选择 完 /,S 模 块 由 /0.1)"2$## 及 其 片 内 的 多 功 能 模 块 组 成，
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成数据采集、 数 据 处 理、 系 统 调 控 等 主 要 工 作。 /0.1)"2$## 是 拥 有 丰 富 的 片 上 外 围 芯 片， 系统无需外 $& 位超低功耗单片机，
［ 1］ 的系统参数 、 程序运行中所需的 常 数 和 先 前 工 作 过 程 中 设 置
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时钟同步模块
数字电路的运行 是 由 时 钟 来 推 动 的， 时 钟 信 号 不 稳 定， 对 于传播时间的测量将会有非常大的影响。 5"- 测量时间的有效 值为 1+ ’&， 精度非常高， 但最终时间差的测量精度远远达不到 这么高， 实际精度 是 由 送 至 5"- 的 (?@’* 引 脚 的 使 能 脉 冲 分 辨 率决定的。使能 脉 冲 通 过 *+,- 送 至 (?@’* ， 所以整个系统由同 一时钟推动， 这样可以避免由于 时 钟 信 号 不 同 步 而 带 来 的 测 量 误差。 -.-.数字单稳态触发器
发射信号功率较大， 通过电路 和 声 路 都 可 以 耦 合 到 接 收 电 接收波形前面幅度很大的脉冲串就是耦合 路上， 如图 1 所示， 过来的发波干扰。
对于这种情况， 通 过 退 耦 合 脉 冲 定 时 器， 使数字单稳态触 发器的使能信号得到相应的延 时， 就可以消除耦合脉冲对收波 的影响。 -.-.6 , . / 0 1 2 电平的转换
当高频脉冲信号经过非线性 信 道 后 会 产 生 波 形 畸 变 现 象， 脉冲串始端和尾部被展宽， 失真 很 大， 但 中 间 部 分 的 变 化 较 小， 所以可以挑选脉 冲 串 中 间 相 对 失 真 较 小 的 部 分 进 行 时 间 差 测 量。具体办法如下： 5"- 内部的触发脉冲 发 生 器 可 以 发 射 最 多 *1 个 任 意 相 位 的脉冲串，每一个脉冲的相位既可以是 + 也 可 以 是 * ， 由 软 件 设置，像图 6 一样产生一组发射脉冲串，从第 6 个脉冲开始翻 转相位，这样将 得 到 一 个 相 对 较 长 时 间 的 低 电 平 状 态， 这 段 低电平时间比其 他 脉 冲 之 间 的 低 电 平 时 间 长 出 * 倍， 这 种 现 象可以通过某一确定时间常数的单稳态触发器检测到。
［ #］ 看门狗等外 围 芯 片 ， 提高了系统的稳定性与可 扩 ;+,、 +;,、
靠性。
第A期
孟华等： 新型时差法超声波流量计
*=
（ 简 称 *+,- ） ， 完成系统时钟信号的同 !"#$ 采用 %&’#()*+,步、 数字单稳态触发器、 超声波退 耦 脉 冲 计 数 器、 ,./ 0 1 2 电平 的转换等工作。 数字时间转换模块 对 于 整 个 测 量 系 统 是 至 关 重 要 的， 3$! （ 简称 5"-） 的 精 度 高、 封 装 小， 具 有 高 速 脉 冲 发 生 器， 停 4 5"止信号使能， 温度 测 量 和 时 钟 控 制 功 能， 特别适合于超声波流 量和热量测量方面的应用。 超声波收发模 块 采 用 了 有 效 的 初 级、 次 级 放 大 滤 波 网 络， 可实现自动增益放大功能。 输入输出模块由键 盘、 #!$ 显 示 模 块、 6 0 -+ 78 电 流 信 号 输出和 9( 4 -,- 串口输出模块构成。 #!$ 使用 !8*--,-8* 图形 点阵模块， 兼容 , . / 2 电压， 由 :("6,+;*11 （ 后 面 简 称 6,+ ） 直接 控制。 6 0 -+ 78 电流输出通过 6,+ 片内的 $8! 和外扩电压 < 电 流变换器 8$/=6 来实现。使用 :8>-,- 芯片实现与上位机的通 信， 用来上传实时测量数据。 !"! #$%& 模块实现 由图 - 可以看出 *+,- 是 整 个 系 统 最 重 要 的 通 信 枢 纽， 成 为传播 时 间 测 量 的 重 要 通 道。 图 , 为 !"#$ 内 部 的 结 构 框 图。
波流量计的设计， 并详细说明了 如 何 从 多 脉 冲 解 决 方 案 中 实 现
［ 1］ 时间差的测量 。
!
时差法超声波流量计原理简介 时差法测量的基本原理如图 $ 所示。
图!
时差法测量的基本原理
图$
硬件结构框图
设流体的流速为 ! ， 声 速 为 "， 管 道 直 径 为 #， 管道与超声 波传播方向的夹角为 !， 则超声波顺流时的传播时间为 # % 438 ! $$ W " X ! KP4 !
由于 6,+ 最大供电电压为 , . / 2， 而系统中还使用一些 1 2 芯片， 如 *+,- ， 对 :8>-,- ， 5"- 等。 *+,- 兼容 , . / 2 和 1 2 电压， 于 1 2 模块向 , . / 2 模 块 输 出 信 号 时， 可以通过简单的电阻分 压来实现电平匹配， 而由 ,./ 2 模块至 1 2 模块的信号则需要
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